主题：【原创】诺奖给了石墨烯 -- sitan
家园 要重视科研项目的副产品 对基础科研,很多项目的钱拿来本来就是花的不可能发生的事情上的.
因此,副产品才是重要的.
家园 太够资格？ sigh
家园 Andre Geim 2008的采访 家园 剧透啊 接下来准备谈到这个
家园 【原创】诺奖给了石墨烯（三） 按照张远波博士（回国在复旦任教授）的博士论文里头的话说，剥离下来的碳膜这么多，寻找那单层原子膜的碳——即石墨烯，正是英谚所云：在干草堆里寻找一根针。
有没有什么办法，能大范围地快速地寻找那些厚度接近所要厚度的那些膜呢？
上篇文章说到，光学显微镜能不能看到100nm？要是有一条缝,100nm宽。一般来讲，光学显微镜，肉眼看，肯定是看不出的。不过，假如是一堆缝，成了一个光栅（grating），这时用光学显微镜，就能看出点东西了。甚至100nm，200nm的光栅，看起来也略有不同。
Geim和Novoselov的解决办法有点相似。用光学显微镜看。利用自然光的波动性。
大家用洗洁剂洗过玻璃的知道，玻璃上会出现条纹。原因呢，光在膜前膜后反射，两个光波干涉导致。
Geim和Novoselov经过多次实验（我猜他们肯定试了许多次），发现在300nm左右的氧化硅（氧化硅是玻璃的主要成份）上，接近单层原子厚度的碳膜，颜色有其特点。
这个筛子厉害。我觉得基本上就是这个技术的瓶颈所在。接下来其他的问题都是有章可循的。厚度测量，电性质，磁性质测量，如何在碳膜上做金属引脚，都是标准做法。可能有其特别之处，不过比起制备和甄别石墨烯来说，就不好说其中有多少对创造力的要求了。
Geim和Novoselov如此找到了许多单层或者几层的石墨烯，做成Hall bar，测量了一堆东西。
石墨烯，一个二维的材料。理论上在非绝对零度，是不可以存在了。结果，它不但存在，而且存在在室温，一个大气压，丢在实验室桌子上啥事都没有的条件（人称ambient条件）下？
所有人都大跌眼镜。
不光大跌眼镜。在这篇2004年的Science 论文中测量的东西里头，有一个非常醒目，就是electron mobility，电子迁移率。人们知道碳纳米管里头，电子迁移率很高，所以石墨烯里头，估计也挺高。可是，结果不是挺高。是非常高。实在是高。
高的电子迁移率意味着什么呢？当然对于电子工程的人，可能想到的就是更加快的电子元件，比如HEMT（汗，就是高电子迁移率的效应管。。。）。而对于物理学界来说，第一个反应估计是，难道这上面能看到量子霍尔效应？
量子霍尔效应，1985年诺贝尔物理学奖，获奖人克劳斯·冯·克利青（K. Von Klitzing）。分数量子霍尔效应，1999年诺贝尔物理学奖，获奖人崔琦（Daniel C. Tsui）、哥伦比亚大学的史特莫（Horst L. Stormer）及斯坦福大学的劳夫林（Robert B. Laughlin）。分数量子霍尔效应的机制目前尚没有被完全理解。
事实上Geim和Novoselov的这开创性的论文里头，已经测量了Shubnikov-de Haas oscillations，量子霍尔效应的前奏曲。基本上，只要有更高的磁场，那非常非常可能，就能看见量子霍尔效应。
第二年，2005年，Geim小组Novoselov作为第一作者，Kim小组张远波作为第一作者，在同一期Nature上各自独立发表了反常量子霍尔效应的确证。
这以后。基本上这个领域就爆炸了。
去年，几个小组又发表论文，认为在悬空的石墨烯上，找到了分数量子霍尔效应。
有点意思的是Stormer是Kim小组的那篇论文的第三作者。
土鳖抗铁牛
家园 量子霍尔效应有宝 送花成功，可取消。有效送花赞扬。感谢：作者获得通宝一枚。
参数变化，作者，声望:1；铢钱:16。你，乐善:1；铢钱:-1。本帖花:1
这个效应是啥呀？一按就出宝
家园 实际得到的Graphen都是二维曲面 石墨烯，一个二维的材料。理论上在非绝对零度，是不可以存在了。结果，它不但存在，而且存在在室温，一个大气压，丢在实验室桌子上啥事都没有的条件（人称 ambient条件）下？理论上的前提是Harmonic potential（石墨可以近似用此描述）,结论是不可能存在二维的平面晶格，原因无它，强烈的涨落会摧毁晶格的平移不变性，从而摧毁了二维的平面晶格，具体的理论分析可看Landau的统计里的精彩论证。实际上得到的Graphen其实都是弯曲的(也就不再具备平移不变性)，而且是不可能“拉平”的，一旦真的“拉平”了,也就“断裂”了。所以实际得到的东西和理论上预言的东西是不矛盾的。
家园 100nm?厚度?300nmSiO2? 家园 100nm应该是在讨论光学显微镜的理论极限分辨率（200 300nm的确是在说二氧化硅层的厚度。
用原子力显微技术看graphene单层的话，是比基底层高0.7-0.8纳米，双层是高1.1-1.2nm。石墨晶体的层间距离是0.33纳米。
Geim和Novoselov经过多次实验（我猜他们肯定试了许多次），发现在300nm左右的氧化硅（氧化硅是玻璃的主要成份）上，接近单层原子厚度的碳膜，颜色有其特点。
这段话说的现象在这个文章里有详细讨论： http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/nl071168m
家园 谢谢连接文献,我看了主要是说观测是波长600nm 所以衬底要300nm的SiO2来增加对比,而在其他波长,对比度反倒下降(FIGURE 4链接出处 ).
这文章提出的筛选单层GRAPHENE过程是这样的
1.需要: SITAN说了"按照张远波博士（回国在复旦任教授）的博士论文里头的话说，剥离下来的碳膜这么多，寻找那单层原子膜的碳——即石墨烯，正是英谚所云：在干草堆里寻找一根针。" AFM的大面积寻找效率很低,而且也不确定.
2.虽然普通光学显微镜能看到可能是单层的,但是仍然无法确定(Fig. 3a和更糟糕的Fig.8a根本就不可能看到单层的)
3.苏联人提出的方案是:RAMAN和RAYLEIGH扫描显微镜配合使用才是正解
本人评论:
1.但是RAMAN和RAYLEIGH扫描显微镜这两样东西也比普通光学显微镜贵多了,也慢多了---当然比AFM快很多.
2.这文章也提到CVD才是正解---所谓胶布法是苏联人的叼虫小计,真工业化是无法应用的.而韩国人的大LCD是真的单层确实不容易,不过最初技术是UT AUSTIN来的,好象前几个作者都是大陆同胞.
Li, X. S.; Cai, W. W.; An, J. H.; Kim, S.; Nah, J.; Yang, D. X.; Piner, R. D.; Velamakanni, A.; Jung, I.; Tutuc, E.; Banerjee, S. K.; Colombo, L.; Ruoff, R. S. Large-area synthesis of high-quality and uniform graphene films on copper foils. Science (2009), 324, 1312-1314.